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空间飞行器在目标机动下基于视线坐标系的交会方法研究

作　者: 唐玉玲
导　师: 张秋华
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 固体力学
关键词: 空间飞行器目标机动追踪-逃逸定性微分对策比例导引
分类号: V526
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 328次
引　用: 4次
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内容摘要

本论文研究了近地共面轨道两空间飞行器在目标机动下的在轨交会技术,分别对微分对策制导律和比例导引制导律两种制导方法进行了研究。研究表明:微分对策制导律是双方最优的控制。比例导引律是在目标非机动下得到最优控制量的计算方法,通过将对手信息反馈,不断更新导航增益控制追踪者,实现目标在机动时的捕获,故其是单方最优的控制。并应用这两种方法针对视线坐标系的两空间飞行器在目标机动下的追逃进行了理论推导和实验仿真。第一部分基于现代定性微分对策理论,避免定量微分对策中复杂的求解鞍点过程,其关键在于构造界栅,确定期望结果是否能够实现。本文将近地共面轨道内运动的两飞行器非线性追逃模型简化为线性模型,以捕获半径的圆域定为目标集,确定目标集边界上的可用部分,并以此为各状态变量的起点,对时间进行倒向积分,求得线性方程组的解析解,从而确定了该追逃模型的线性界栅,以及界栅上对策双方的最优推力,即求得了满足最优策略时相对运动的轨迹和推力。并通过线性化状态变量的还原及实验仿真证明了该简化是可以满足一定精度要求的。第二部分基于比例导引理论,研究了适用于机动目标的,具有时变导航增益的最佳纯比例导引律(PPN)。对目标机动的追逃问题,考虑导航增益可为任意实数,且随时间和初始条件改变,这一思想是建立在目标非机动的纯比例导引制导规律,最佳导航增益为常数的基础之上,利用迭代的方法,给出了时变的导航增益的求解方法,并给出了实现捕获所需的时间,用此时间与迭代步长进行比较,判定迭代次数。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 研究目的及国内外研究状况  10-14
    1.2.1 微分对策国内外研究状况  10-13
    1.2.2 比例导引国内外研究状况  13-14
  1.3 微分对策制导律概述  14-15
  1.4 比例导引制导律概述  15-17
  1.5 本课题的主要研究内容  17-18
  1.6 本章小结  18-19
第2章微分对策和比例导引的理论基础  19-28
  2.1 定性微分对策方法的理论基础  19-23
    2.1.1 基本概念  19-22
    2.1.2 构造界栅的方法及步骤  22-23
  2.2 比例导引制导律的理论基础  23-26
    2.2.1 基本概念  23-25
    2.2.2 比例导引法的求解步骤  25-26
  2.3 本章小结  26-28
第3章基于视线坐标系的微分对策制导法  28-50
  3.1 建模  28-34
    3.1.1 视线坐标系下的相对运动方程  28-29
    3.1.2 对变量归一化  29-31
    3.1.3 运动方程的线性化  31-34
  3.2 界栅构造  34-43
    3.2.1 非线性方程控制量的确定  34-36
    3.2.2 线性方程控制量的确定  36-37
    3.2.3 非线性终端条件的建立  37-39
    3.2.4 线性终端条件的建立  39-40
    3.2.5 求解线性协态和线性状态方程  40-43
  3.3 仿真实例及结果分析  43-48
  3.4 本章小结  48-50
第4章基于视线坐标系的比例导引制导法  50-65
  4.1 建模  50-53
    4.1.1 视线坐标系下的相对运动方程  50-52
    4.1.2 对变量归一化  52-53
  4.2 最佳PPN问题的求解  53-58
    4.2.1 建立系统  53-54
    4.2.2 最佳导航增益N~*的确定  54-58
    4.2.3 捕获时间的计算  58
  4.3 迭代求解机动目标最佳PPN问题  58-61
    4.3.1 建立系统  59-60
    4.3.2 捕获时间的计算  60-61
  4.4 仿真及结果的分析  61-64
  4.5 本章小结  64-65
结论  65-67
参考文献  67-70
附录  70-73
攻读学位期间发表的学术论文  73-74
哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明  74
哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书  74
哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理  74-75
致谢  75

空间飞行器在目标机动下基于视线坐标系的交会方法研究

内容摘要

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